CN215814755U - 一种土压力实验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种土压力实验箱，包括：实验箱体、挡墙、驱动装置和推杆；所述实验箱体包括多个透明侧立面，且所述实验箱体的一个侧面未设置透明侧立面，其中，相对的两个透明侧立面的内表面设置有滑轨；所述挡墙设置在所述实验箱体中未设置透明侧立面的内侧，所述挡墙为可伸缩的刚性挡板，其两侧分别设置有可固定滑轮；所述可固定滑轮与透明侧立面上的滑轨相配合；所述推杆的一端与所述驱动装置连接，推杆的另一端与挡墙垂直抵接。本实用新型提供的土压力实验箱既能模拟挡土墙位移模式，又能测量挡土墙不同位移模式下的土压力。

Description

一种土压力实验箱

技术领域

本申请涉及工程建设技术领域，尤其涉及一种土压力实验箱。

背景技术

挡土墙结构广泛应用于建筑、道路、桥梁、水利水电等工程建设中，因此，获知墙后填土量、填土面倾角、荷载形式和墙高等对土压力大小的影响，以及正确计算作用在挡土墙上的土压力，对工程设计尤为重要。

目前，关于挡土墙的位移模式对土压力的影响的研究还较少，缺乏合理的模拟挡土墙位移模式的实验装置。现有技术中，大多是采用把土压力盒埋置于土体之中，利用读数仪进行读数的方法来测量土压力，这种方法并不能反映挡土墙的变形特征，也不能避免土压力盒表面形成拱效应的问题，极大地影响了土压力测试的准确性。

综上可知，由于现有技术中对土压力的测量方法具有如上所述的缺点，且缺乏合理的模拟挡土墙位移模式的实验装置，因此，设计一种既能模拟挡土墙位移模式，又能测量挡土墙不同位移模式下的土压力的实验装置，显得尤为重要，在工程实验过程中将起到事半功倍的效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种土压力实验箱，可以演示挡土墙的位移模式对静止土压力、主动土压力和被动土压力分布的影响。

本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种土压力实验箱，包括：实验箱体、挡墙、驱动装置和推杆；所述实验箱体包括多个透明侧立面，且所述实验箱体的一个侧面未设置透明侧立面，其中相对的两个透明侧立面的内表面设置有滑轨；所述挡墙设置在所述实验箱体中未设置透明侧立面的内侧，所述挡墙为可伸缩的刚性挡板，其两侧分别设置有可固定滑轮，所述可固定滑轮与透明侧立面上的滑轨相配合；所述推杆的一端与所述驱动装置连接，推杆的另一端与挡墙垂直抵接。

较佳地，所述实验箱体为一个方形的箱体，包括金属框架、三个透明侧立面和三个透明连接板；所述三个透明侧立面分别固定在实验箱的金属框架上；所述三个透明连接板的底部分别与三个透明侧立面的顶部转动连接。

较佳地，所述透明连接板中相对的两个连接板的外表面分别设置有角刻度，且两个透明连接板上的角刻度呈镜像分布。

较佳地，所述透明连接板上设置有锁定装置。

较佳地，所述挡墙包括至少两个固定段和至少一个可伸缩段，所述可伸缩段紧密套接在内部设置有空腔的固定段内，可固定滑轮对称设置在固定段的两端。

较佳地，所述固定段为三个，可伸缩段为两个；三个固定段的两端分别对称设置有三组所述可固定滑轮。所述相对的两个透明侧立面内表面设置有三对滑轨。

较佳地，所述推杆上设置有压力盒。

较佳地，所述驱动装置包括承台、前支座、后支座和电动机；所述承台上设置有升降调节装置，其顶部设置有前支座和后支座；所述前支座和后支座上均分别设置有升降调节装置；所述电动机的底部分别与前支座和后支座的顶部固定连接。

较佳地，所述电动机的输出端与所述推杆的一端连接。

如上可见，在本实用新型中通过在实验箱体内设置一面可伸缩的挡墙来模拟挡土墙的平移和倾斜，通过电动机驱动垂直抵接于挡墙的推杆对挡墙进行施压，从而可以测得挡墙在不同实验情况下的土压力。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型整体结构示意图；

图3是本实用新型挡墙的结构示意图；

图4是本实用新型驱动装置某种工作状态下的示意图；

图5是本实用新型驱动装置另一种工作状态下的示意图；

图6是本实用新型标有角刻度的透明连接板的结构示意图；

图7是本实用新型模拟静止土压力时实验箱体、土体、挡墙和推杆之间的关系示意图；

图8是本实用新型模拟主动土压力时实验箱体、土体、挡墙和推杆之间的关系示意图；

图9是本实用新型模拟被动土压力时实验箱体、土体、挡墙和推杆之间的关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供了一种土压力实验箱，通过模拟一面挡土墙的位置和倾斜角度来测量不同情况下的土压力。

如图1至图6所示，本实用新型提供了一种土压力实验箱，包括：实验箱体2、挡墙4、驱动装置3和推杆5。所述实验箱体2包括多个透明侧立面8，且所述实验箱体2的一个侧面未设置透明侧立面，其中，相对的两个透明侧立面的内表面设置有滑轨16；所述挡墙4设置在所述实验箱体2中未设置透明侧立面的内侧，所述挡墙4为可伸缩的刚性挡板，其两侧分别设置有可固定滑轮15，所述可固定滑轮15与透明侧立面8上的滑轨16相配合；所述推杆5的一端与所述驱动装置3连接，推杆5的另一端与挡墙4垂直抵接。

在本实用新型的技术方案中，可以使用多种具体实现方式来实现上述的土压力实验箱。以下将以其中一些具体实现方式为例，对本实用新型的技术方案进行详细的介绍。

例如，作为示例，在本实用新型的一个具体实施例中，如图1和图2所示，所述实验箱体2可以为一个方形的箱体，包括三个透明侧立面8，所述三个透明侧立面8形成实验箱体的三个侧面。

再例如，作为示例，在本实用新型的一个具体实施例中，所述实验箱体2还可以进一步包括：金属框架7和三个透明连接板9；其中，所述三个透明侧立面8分别固定在实验箱的所述金属框架7上形成实验箱体的三个侧面；所述三个透明连接板9的底部分别与三个透明侧立面8的顶部转动连接。

上述的三个透明连接板9与三个透明侧立面8是一一对应的，且每一个透明连接板9的底部均与对应的透明侧立面8的顶部转动连接。因此，当不需要使用透明连接板9时，则可以将三个透明连接板9翻转到三个透明侧立面8的外侧；而当需要使用透明连接板9时，可将三个透明连接板9翻转到三个透明侧立面8的顶部，从而可以有效地增加实验箱体的内部空间。

另外，作为示例，在本实用新型的一个具体实施例中，每个透明连接板9的底部均可以通过连接轴与对应的透明侧立面8的顶部转动连接，使得所述透明连接板可绕连接轴呈180°旋转。

另外，作为示例，在本实用新型的一个具体实施例中，每块透明连接板9的长度均不大于所对应的透明侧立面8的长度。

另外，作为示例，在本实用新型的一个具体实施例中，所述透明连接板9上设置有锁定装置，用于将透明连接板锁定在透明侧立面的顶端，使得透明连接板和透明侧立面保持在同一平面，以增大实验箱体内部空间。

较佳地，在本实用新型的一个具体实施例中，所述透明侧立面8和透明连接板9可以由无色透明的钢化玻璃板制成，从而便于实验人员观察实验箱体内部土体和挡墙4的实验情况。

另外，作为示例，如图1和图6所示，在本实用新型的一个具体实施例中，相对的两个透明连接板的外表面上均设置有多条用于表示角度的刻度，且两个透明连接板上的刻度呈镜像分布，角度范围均为0°至90°。可以比较方便地读取土坡的角度。

例如，在本实用新型的一个具体实施例中，在进行土压力的测量实验时，可以先设置好挡墙的位置以及倾斜角度，然后再从实验箱体底部开始装填埋土，如图7至图9所示，当土体100装满实验箱体，即土体装填到与挡墙4顶部所在的水平面齐平时，可以将透明连接板9转动并锁定在透明侧立面8的顶端，使箱体内空间增大；随后，可以根据实验所需要的埋土量继续装填部分埋土，使得远离挡墙的一端的土体高于靠近挡墙处的土体，从而在实验箱体内的土体100的上表面形成了一个土坡101。由于透明连接板9的外表面上设置有表示角度的刻度，因此实验人员可以根据上述透明连接板9上的刻度直接观察和测量实验箱体内的土体的上表面的土坡101的角度和斜率。

另外，作为示例，在本实用新型的一个具体实施例中，可以在实验箱体装填埋土时，在土体内部填埋相应的压力盒，从而可以在后续的测量过程中通过该压力盒测量得到土体内部的压力值。

此外，作为示例，在本实用新型的另一个具体实施例中，所述推杆5上还可以设置有压力盒6，从而可以在实验的过程中免去填埋压力盒的繁琐步骤，还可以使实验人员更直接、更方便的随时观察压力盒上的测量数据。

在本实用新型的技术方案中，所述挡墙4设置在实验箱未设置侧立面的内侧，且可在实验箱体内平移或者倾斜一定的角度，使挡墙4达到收坡或者稳定边坡的目的。

在本实用新型的技术方案中，可以使用多种具体实现方式来实现上述的挡墙。例如，在本实用新型的一个具体实施例中，所述挡墙4可以包括：至少两个固定段13、至少一个可伸缩段14和至少两组可固定滑轮15；其中，可固定滑轮15对称设置在固定段13的两端，且与设置在透明侧立面上的滑轨16相对应；可伸缩段14紧密套接在内部设置有空腔的固定段13内，可伸缩段14和固定段13滑动配合，在外力作用下，可伸缩段在固定段内可实现部分长度的伸缩滑动，从而实现挡墙的高度的调节，且调节高度之后的挡墙的表面仍可认为是平面。

再例如，作为示例，在本实用新型的一个具体实施例中，如图3所示，所述挡墙4的固定段13设置有三个，可伸缩段14设置有两个，可固定滑轮15设置有三组，三组可固定滑轮15分别对称设置在三个固定段13的两端，相对的两个透明侧立面的内表面对称设置有三对相应的滑轨16，三组可固定滑轮15分别与三对滑轨16相配合，可固定滑轮能够在滑轨上滚动。因此，可以通过调节各组可固定滑轮15在对应的滑轨16上的位置，使得挡墙4可以沿滑轨发生移动，且还可以与实验箱体底部形成所需的倾斜角度。

另外，在本实用新型的一个较佳的实施例中，每组可固定滑轮均可以通过固定组件(例如，螺栓等)固定在对应的滑轨16上，从而使得挡墙的位置和倾斜角度固定。

另外，在本实用新型的一个较佳的实施例中，可固定滑轮可以是不锈钢滑轮。

通过在挡墙上设置可伸缩段、固定段和可固定滑轮，可以实现挡墙在实验箱体内的平移和倾斜，可以将挡墙设置成不同的位置和坡度，进而可以模拟挡土墙在不同位置和不同倾角情况下的土压力。

另外，在本实用新型的技术方案中，可以使用多种具体实现方式来实现上述的驱动装置。例如，在本实用新型的另一个实施例中，如图4和图5所示是驱动装置在两种不同的工作状态下的示意图。所述驱动装置3可以包括：承台31、前支座32、后支座33和电动机344，所述承台31上设置有升降调节装置，用于调节承台的高度，所述承台31的顶部设置有前支座32和后支座33，所述前支座32和后支座33上均分别设置有升降调节装置，两个支座可以分别独立的进行高度调节；所述电动机344的底部分别与前支座32和后支座33的顶部固定连接，所述电动机344的输出端与推杆5的一端连接。

通过对承台31、前支座32和后支座33的高度调节，从而可以调节电动机34的高度和倾斜角度，实现电动机的升降和“点头”调节，可使与电动机的输出端连接的推杆5垂直抵接挡墙4，再通过电动机施加推力对挡墙进行施压，并通过压力盒测出该作用力，即为此时的土压力。

在进行土压力的测量实验前，先将挡墙4根据所设计的实验要求预设一个适当的倾斜角度和位置，然后再调节电动机和推杆，使得在施压过程中推杆与挡墙平面垂直。

例如，当模拟静止土压力时，如图1和图7所示，调节挡墙4竖直直立并固定，此时挡墙4与实验箱体底部的夹角为直角，挡墙4始终不发生移动，推杆5水平且垂直于挡墙4，启动电动机34并通过推杆5对挡墙4施加压力之后，可以通过压力盒测出静止土压力；

当模拟主动土压力时，如图8所示，调节挡墙4的倾斜角度，使得挡墙4的前表面与实验箱体底部的夹角为预设的钝角(例如，为了防止土体破坏以及挡墙的倾覆或失稳，该钝角的范围可以是90°～135°，比如103°)，挡墙4在墙后土体作用下向后移动(即沿远离土体的方向移动)，此时可以调节电动机的高度，使推杆与挡墙的后表面垂直抵接，启动电动机34通过推杆5对挡墙4进行施压，此时可以通过压力盒测出主动土压力；

当模拟被动土压力时，如图9所示，设置挡墙4的倾斜角度，使得挡墙4的前表面与实验箱体底部的夹角为预设的锐角(例如，该锐角的范围可以是45°～90°，比如70°)，此时可以调节电动机的高度，使推杆与挡墙的后表面垂直抵接，在电动机34所施加的外力作用下，挡墙4向填土一侧发生移动而推挤填土，此时可以根据压力盒测出被动土压力；

例如，具体的实验过程，以模拟被动土压力的实验为例，图9所示模拟被动土压力时实验箱体、土体、挡墙和推杆之间的位置关系示意图。先调节挡墙4的可伸缩段14与固定段13的相对长度，使挡墙4为适当的大小，以防止电动机34加压时挡墙4的角度发生变化；调整挡墙4的倾斜角度，使得挡墙4的前表面与实验箱体底部的夹角为预设的锐角，比如70°；调整好挡墙4后将其上的三组可固定滑轮15固定住，以防止填土过程中挡墙4发生前后滑动。然后从实验箱底开始填筑土体100，根据实验要求，土体填筑到与挡墙4的顶部齐平，再将透明连接板9旋转到透明侧立面8的顶部并锁定，向实验箱体内继续填筑土体，使得实验箱体内的土体100的上表面形成一个土坡101，整个实验过程中挡墙4与土体100始终贴合。

填筑完土体后，调节可升降调节的承台31到适当位置，然后调节前支座32和后支座33，使得与电动机34的输出端连接的推杆5垂直抵接于挡墙4的后表面，此时推杆5与挡墙4接触但没有作用力。

将固定住的滑轮释放，使挡墙上的滑轮能够在滑轨上相对运动，将电动机34接通电源、打开开关开始工作，电动机34施加恒力，带动推杆5推动挡墙4和土体100根据实验要求实现平移运动，从而使得实验箱中填筑的土体100受力。推杆5上设置有压力盒6，可随时测得电动机34所施加的压力，也就是所需测量的土压力。

在另一个实施例中，可以不在推杆5上设置压力盒，可事先根据实验设计在填埋土体时在不同土体高度埋设土压力盒，也可达到实验的目的。

将带有角刻度的透明连接板9绕透明侧立板8上端的固定轴旋转180°，使其与透明侧立板8在同一平面内，然后用锁定装置固定住，由于透明连接板9上面标有角刻度，且每相邻两刻度之间的角度间隔为5°，所以可以根据实验设计确定土坡101的角度。根据设计的实验要求，土体填筑到与挡墙4齐平后，若实验填土除需要土床外还需要一定角度的土坡，由于透明连接板固定住之后增大了箱体内的空间，从而可以继续填装一定量的土体。

本申请中的上述土压力实验箱设计合理，操作简单，省时省力，可轻松演示不同土压力的状态，可以用于在库伦土压力假设条件下有关静止土压力、主动土压力和被动土压力的实验，在工程实验过程中能够起到事半功倍的效果。除此之外，还可以作为教学过程中关于土压力实验的实验用具。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种土压力实验箱，其特征在于，包括：实验箱体、挡墙、驱动装置和推杆；

所述实验箱体包括多个透明侧立面，且所述实验箱体的一个侧面未设置透明侧立面，其中相对的两个透明侧立面的内表面设置有滑轨；

所述挡墙设置在所述实验箱体中未设置透明侧立面的内侧，所述挡墙为可伸缩的刚性挡板，其两侧分别设置有可固定滑轮，所述可固定滑轮与透明侧立面上的滑轨相配合；

所述推杆的一端与所述驱动装置连接，推杆的另一端与挡墙垂直抵接。

2.根据权利要求1所述的土压力实验箱，其特征在于，所述实验箱体为一个方形的箱体，包括金属框架、三个透明侧立面和三个透明连接板；

所述三个透明侧立面分别固定在实验箱的金属框架上；

所述三个透明连接板的底部分别与三个透明侧立面的顶部转动连接。

3.根据权利要求2所述的土压力实验箱，其特征在于，所述透明连接板中相对的两个连接板的外表面分别设置有角刻度，且两个透明连接板上的角刻度呈镜像分布。

4.根据权利要求3所述的土压力实验箱，其特征在于，所述透明连接板上设置有锁定装置。

5.根据权利要求1所述的土压力实验箱，其特征在于，所述挡墙包括至少两个固定段和至少一个可伸缩段，所述可伸缩段紧密套接在内部设置有空腔的固定段内，可固定滑轮对称设置在固定段的两端。

6.根据权利要求5所述的土压力实验箱，其特征在于，所述固定段为三个，可伸缩段为两个；三个固定段的两端分别对称设置有三组所述可固定滑轮。

7.根据权利要求2所述的土压力实验箱，其特征在于，所述相对的两个透明侧立面内表面设置有三对滑轨。

8.根据权利要求1所述的土压力实验箱，其特征在于，所述推杆上设置有压力盒。

9.根据权利要求1所述的土压力实验箱，其特征在于，所述驱动装置包括承台、前支座、后支座和电动机；

所述承台上设置有升降调节装置，其顶部设置有前支座和后支座；

所述前支座和后支座上均分别设置有升降调节装置；

所述电动机的底部分别与前支座和后支座的顶部固定连接。

10.根据权利要求9所述的土压力实验箱，其特征在于，所述电动机的输出端与所述推杆的一端连接。

Images